Life Cycle Modelling Deel I: Introductie en achtergrond

(1)

November 18, 2013

TA3290 - Life Cycle Modelling and Economic Evaluation 1

Dr. ir. E.J.L. Chappin

Faculty of Technology, Policy and Management Energy &Industry Section

Life Cycle Modelling

Deel I: Introductie en achtergrond

(2)

Colleges LCA

November 18, 2013 2

Maandag 18 november 13.45-15.30 uur

CITG 4.02 LCA 1 – Introductie en achtergrond

CITG 4.02 LCA 2 – Opzet Maandag 2 december

13.45-15.30 uur

CITG 4.02 LCA 3 – Uitvoering

LCA 4 – Bestaande LCA’s

(3)

November 18, 2013 3

Programma vandaag

• Context LCA

• Systeemdenken

• Milieubeleid

• Tragedy of the Commons

(4)

November 18, 2013 4

Typische LCA-vragen

• Windmolen of biomassacentrale, welke is ‘beter voor het milieu’?

• Hoe kan aluminiumproductie worden ‘verbeterd’?

• Maakt het uit of hout komt van de oost- of westkant

van Canada voor de productie van bio-elektriciteit?

(5)

November 18, 2013 5

LCA als tool

• Beslissen over technologie

• Moeten we dat nu wel doen?

• Is het wenselijk voor

• de investeerder: financieel, technisch, etc.

• de maatschappij: milieutechnisch, etc.

• de overheid: leveringszekerheid, etc.

(6)

November 18, 2013 6

Vakdoelen Life Cycle Modelling

• Kennisnemen van LCA terminologie

• Kennis van belangrijkste concepten en begrippen

• Kritisch een LCA kunnen analyseren

• Belangrijkste keuzes kunnen aanvallen/verdedigen

• Een LCA kunnen ontwerpen en uitvoeren

• LCA kunnen relateren aan methodes voor ‘economic evaluation’

(7)

November 18, 2013 7

Inhoud

• Vandaag:

• Context van een LCA

• Introductie LCA

• Later:

• Meer details over het uitvoeren van een LCA

• De terminologie, belangrijkste keuzes in LCA

ontwerp

(8)

Wat ligt hier achter?

• Het nemen van beslissingen

• Hoe,

• Wat,

• Waarom?

http://www.youtube.com/watch?v=h9HOvRYln_I

• Management: zie bijvoorbeeld Henry Mintzberg

http://www.youtube.com/watch?v=DyvXu3lSSG0

November 18, 2013 8

(9)

November 18, 2013 9

LCA definitie

“A systematic set of procedures for compiling and examining the inputs and outputs of materials and

energy and the associated environmental impacts directly attributable to the functioning of a product or

service system throughout its life cycle.”

Bron: ISO 14040:2006 Life cycle assessment – principles and framework

(10)

November 18, 2013 10

De aarde als systeem

Aarde

 open systeem voor energie

 gesloten systeem voor materie

(11)

Het systeem als cyclus…

Bron: RIVM

(12)

…of als spiraal?

(13)

Milieu als ‘bron’ en ‘put’ voor

menselijke activiteit

(14)

De levenscyclus:

processen, milieu-ingrepen en -effecten

(15)

Stappen in een LCA

(16)

De impact van menselijke activiteit

• I = P * A * T

• I

^mpact

= P

opulation

* A

ffluence

* T

echnology

Ehrlich & Holdren (1971)

http://www.overpopulation.org/IPAT.gif

(17)

De ‘Tragedy of the Commons’

• Studie naar de ontwikkeling van rurale gebieden UK, in de middeleeuwen

• plaats van handeling: agrarische samenleving

• gewenst: ‘duurzaam beheer’ van de dorpsmeent

• dorpsmeent (‘The common’) = gebied voor gemeenschappelijk gebruik;

• in de UK: voor het weiden van vee (schapen

)

Hardin (1968)

(18)

De ‘Tragedy of the Commons’

• Resultaten:

•

werkelijkheid:

• Gedrag: Elke boer afzonderlijk maximaliseert profijt van The Common door vergroting van zijn veestapel

• Ratio van elke individuele boer: de kleine overbegrazing door mijn vee heeft ‘verwaarloosbaar’ effect

• op lange termijn zijn de gevolgen voor de Meent en de boerengemeenschap desastreus;

• Het vee van alle boeren samen zorgt voor forse overbegrazing

• De zgn. ‘carrying capacity’ wordt overschreden

• De Meent gaat verloren:

• Dit is ‘The Tragedy of The Commons’

Hardin (1968)

(19)

De ‘Tragedy of the Commons’

• Recente en huidige tragedies

• Naar analogie van ‘The Commons’

• Visserij

• haringstand Noordzee ‘early warning’

• recent (Nature, mei 2003): wereldwijde visstand is 10%

van niveau;

• Ontbossing (regenwouden, oerbossen)

• 50-90% tropisch houtimport NL = illegale houtkap (WNF)

• De atmosfeer <-> klimaatproblemen

Hardin (1968)

(20)

De ‘Tragedy of the Commons’

• En metalen / ertsen?

• Vergelijk met grasland, visserij, ‘Peak oil’?

• Hardin (1968):

• “Ruin is the destination toward which all men rush, each pursuing his own best interest in a society that believes in the freedom of the commons.”

• “Injustice is preferable to total ruin.”

Hardin (1968)

(21)

Preventie van milieuproblemen

(ex Tragedy of the Commons)

• Natuurwetenschappen:

• herkennen/verklaren van bedreigende veranderingen in ecosystemen, klimaatsysteem etc.

• Daarnaast drietal sociale functies nodig

• communicatie; o.a. ter voorkoming elkaar versterkende of stapelende milieu-effecten

• gedragsregels die samenspel bevorderen; nodig om collectieve lange termijn belangen zeker te kunnen stellen vs. korte-termijn individuele belangen

• legitieme sturende instantie; die gedragsregels formuleert en zorgt dat ze worden nageleeft (handhaving)

(22)

(23)

Karakteristiek van milieuproblemen

Beleids-

aanduiding Probleem

(voorbeeld) Systeem-

denken Milieu-

verontreiniging Emissies schadelijke stoffen

Outputs, Inrichting systeem Uitputting van

het milieu Onttrekking

grondwater Inputs &

Effectiviteit Aantasting van

het milieu

Horizon,

(water)bodem

Systeemkeuze

(24)

Dimensies van milieuproblemen

• Ruimtelijke dimensie:

• locaal, regionaal, nationaal, fluviaal, globaal

• historische ontwikkeling: uitdijing van de ruimtelijke dimensie waarop problemen zich manifesteren / herkend worden

• bijv. Luchtverontreiniging: smog - zure regen - CO₂

• discrepantie tussen ruimtelijke schaal van oorzaak en gevolg ten gevolge van cumulatieve en synergistische effecten cq.

scheve verdeling

• bijv. Grondwateronttrekking - verdroging; uitputting fossiele grondstoffen - CO₂; houtkap en klimaat

(25)

Dimensies van milieuproblemen

• Tijds dimensie:

• tijd verstreken tussen aanleiding en manifesteren van schadelijke effecten

• bijv. Zure depositie gebufferde (water)systemen

• snelheid waarmee problemen zich kunnen verspreiden

• Tsjernobyl; Sandoz; Timisoara (Donau)

• naijleffect & doorwerking;

• aantasting of uitsluiting regeneratief vermogen

• biodiversiteit: uitsterven is definitief!

• Aantasting ozonlaag

(26)

Afwentelingsmechanismen

• Ruimte: probleem op grote schaal, oplossing op kleine schaal

• Tijd: maatregelen nu, effecten op lange termijn

• Gevolg: afwenteling of beleidsontwijking

• weg van minste fysieke weerstand: lucht >> water/bodem

• ge- of misbruik tijdsdimensie: lozing met effect op latere termijn

• ge- of misbruik ruimtedimensie: verhoging schoorstenen

• gebruik afschermingsmethode: damwanden, folies, depots

• gebruik fysisch-chemische dimensies: verdunning, neutraliseren etc.

• ge- of misbruik fysiologisch/psychologische dimensies, bijv.

Gewenning aan geluidshinder (Schiphol)

(27)

Milieubeleid: grondwet

• Artikel 21:

De zorg van de overheid is gericht

op de bewoonbaarheid van het land

en de bescherming en verbetering

van het leefmilieu.

(28)

Milieubeleid

Ontwikkeling

• Voor 1970

• op deelgebieden ‘Milieubeleid’

• Internationaal:

• Rachel Carson’s Silent Spring (1964)

• Rapport van de Club van Rome (1972)

• Torrey Canyon (1973)

• Vorming Ministerie van Volksgezondheid en Milieuhygiëne (1971) (nu Volksgezondheid, Welzijn en Sport)

(29)

Milieubeleid

Ontwikkeling

• Jaren ‘70: vele nieuwe milieuwetten; fragmentering;

uitdijing departement VoMil

• UrgentieNota Milieuhygiene (1972)

• signalering en optimisme

• opdeling van ‘milieu’ in compartimenten lucht, water en bodem

• o.a. vervuiling oppervlaktewater, kernenergie.

• Europees milieuactieprogramme (1973)

• “De vervuiler betaalt”

(30)

Milieubeleid

Ontwikkeling

• Jaren ‘80: inhoudelijke en procedurele integratie;

• Vorming Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer (1982)

• 1993: Wet Milieubeheer (Wm); milieu-planstelsel:

• niet alleen voorschriften maar ook verplichting tot

opstellen (beleids) plannen voor diverse overheden

(31)

Milieubeleid

Nationaal Milieubeleids Plannen

• NMP (1989): Vervuiler betaalt. Duurzaamheid is hoofddoelstelling. Taakstellingen.

• NMP-Plus (1990): Aanscherping van de maatregelen.

• NMP-2 (1993): Uitvoering versterkt, convenanten

• NMP-3 (1998): Milieubeleid voor de komende vier jaar,

• scheppen van de voorwaarden voor een duurzame ontwikkeling nu en in de toekomst in vervolg op NMP-1 en -2.

• Ontkoppeling, CO

₂

, geluidshinder.

(32)

Milieubeleid

Nationaal Milieubeleids Plannen

• NMP-4 (2001): ‘Een wereld en een wil - werken aan duurzaamheid’

• Doelstellingen voor 2030. Zeven hardnekkige milieuproblemen.

• Het NMP4 ‘markeert de afsluiting van het afgelopen decennium en de in die periode verschenen milieu- beleidsplannen. (…)

• (…) wordt een nieuwe beleidscyclus gestart, met een over meerdere decennia volgehouden pad van transitie naar duurzaamheid .

• Alleen zo zijn de uitdagingen op het gebied van de energiehuishouding en klimaat, de biodiversiteit en

grondstoffenvoorziening en landbouw en voedselvoorziening te realiseren.’

(33)

Milieubeleid

• Notitie Vaste waarden, nieuwe vormen (2002)

• NMP-4 blijft bestaan, maar de uitvoering aangepast.

• Toekomstagende milieu (2006)

• Moderene en zakelijke aanpask, waarbij kosten en baten nuchter worden afgewogen.

• Daarnaast: EU-Richtlijnen op veel gebieden

• Actueel: Emissiehandel

• Implementatie door Nat. Overheid

(34)

Milieubeleid

Duurzame ontwikkeling

• “voorziet in de behoeften van de huidige generatie zonder daarmee voor de toekomstige generaties de mogelijkheden in gevaar te brengen om ook in hun behoeften te voorzien.”

• bij duurzame ontwikkeling gaat het niet alleen om

“milieu”, maar ook oom economische en sociale belangen.

• VN Commissie Brundtland, World Commission on Environment

& Development, 1987. Our common future

.

Brundtland (1987)

(35)

of

?

Gebruik LCA in milieubeleid:

People, Profit, Planet?

Maatschappelijk verantwoord ondernemen:

http://www.minlnv.nl/portal/page?_pageid=116,1640848&_dad=portal&_schema=PORTAL

(36)

Eco-efficiency

Eco-Efficiency Alternative Systems

Alternative 1a

Alternative 3 0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

0,2 0,4

0,6 0,8

1,0 1,2

1,4 1,6

1,8

Costs

Environmental impact

Alternative 1a Alternative 1b Alternative 2a Alternative 2b Alternative 3 Alternative 4a Alternative 4b

I II

III IV

(37)

Levenscyclusanalyse

• Een ander perspectief

• Levenscyclus

• Data-driven

• Gebaseerd op data

• Decision-support tool

• Helpt voor het nemen van beslissingen

(38)

Stappen in een LCA (1)

Stap 1 –

Doelbepaling en Reikweidtedefinitie

Waarover?

Voor wie?

Welke onderzoeksvraag?

Functionele eenheid?

(39)

Stappen in een LCA (2)

Stap 2 –

Inventarisatie

Procesbomen?

Dataverzameling?

Allocatie?

(40)

Stappen in een LCA (3)

Stap 3 –

Effectbeoordeling (of Impactanalyse)

Hoe scoren de alternatieven?

Classificatie?

Normalisatie?

(41)

Stappen in een LCA (4)

Stap 4 –

Interpretatie

Wat betekenen de resultaten?

Hoe gaan we verder?

Wat kunnen we verbeteren?

Gevolgen van aannames?

(42)

Literatuur

• Week 1: LCA methodologie

• Handbook on Life Cycle Assessment Chapter 1-5

• Week 2: Artikelen case

• Tan et al: LCA study of a primary aluminum supply chain

• Hauenstein et al: Reflection on LCA study on Hummer vs Prius

• Kim et al: LCA Study of Color Computer Monitor

• Verplicht voor het tentamen

(43)

Literatuur

• Achtergrondmateriaal:

• Ehrlich and Holdren: Tragedy of the Commons

• Hardin: Impact of Population Growth

• Niet verplicht voor het tentamen

(44)

Colleges LCA

CITG 4.02 LCA 1 – Introductie en achtergrond

CITG 4.02 LCA 2 – Opzet Maandag 2 december

13.45-15.30 uur

CITG 4.02 LCA 3 – Uitvoering

LCA 4 – Bestaande LCA’s

(45)

Oefeningen (1)

Context LCA

1. Noem vijf verschillende (typen) aspecten die

belangrijk zijn bij beslissingen rondom ‘mining &

resource engineering’.

2. Hoe verhoudt ‘mining & resource engineering’ tot

‘the Tradegy of the Commons’?

3. Een bekende vergelijking is IPAT.

Impact = Population * Affluenca * Technology

Hoe verhoudt LCA zich met deze formule? Verklaar

deze formule met systeemdenken.

(46)

Oefeningen (2)

Context LCA

1. Wat zijn redenen voor het hebben van milieubeleid?

Noem er twee en licht ze toe.

2. Op welke niveaus speelt de ontwikkeling van milieubeleid een rol?

3. Noem drie verschillende instrumenten voor

milieubeleid en licht ze toe met een voorbeeld.

(47)